Mejora de la fabricación de queso con ultrasonidos de potencia

La producción de diversos tipos de queso, como quesos duros, quesos blandos y cuajada, elaborados con distintos tipos de leche (p. ej., de vaca, cabra, oveja, búfala, camella, etc.), puede mejorarse eficazmente mediante sonicación. La aplicación de ultrasonidos de alta intensidad acelera la homogeneización, la fermentación y la maduración, mejora la estabilidad microbiana y tiene efectos positivos sobre el valor nutricional y la textura.

Los ultrasonidos de alta intensidad mejoran la producción de queso

El procesamiento de alimentos por ultrasonidos es una tecnología consolidada para mejorar la homogeneización y la fermentación de la leche en la fabricación de queso. Además, la sonicación combinada con un tratamiento térmico suave –conocida como termosonicación– se utiliza como alternativa a la pasteurización térmica tradicional, protegiendo así nutrientes como las vitaminas, los aminoácidos y las grasas frente a la degradación térmica. La producción de queso a partir de leche o suero lácteo puede intensificarse y mejorarse significativamente mediante la aplicación de ultrasonidos de alta intensidad y baja frecuencia.

Efectos de los ultrasonidos de alta intensidad sobre la estructura de la leche y la cuajada en la producción de queso

La sonicación se ha aplicado con éxito en procesos de producción de queso con leche bovina (de vaca), de oveja, de búfala, de cabra, de camella y de yegua.
La producción de queso favorecida por ultrasonidos puede utilizarse para una amplia gama de variedades, incluidos el queso cheddar, el queso feta, el queso crema, el queso de cuajada, el queso panela mexicano, el queso blando de tipo hispano y otros quesos especiales.
Los efectos de los ultrasonidos de baja frecuencia y alta intensidad sobre la leche durante la producción de queso incluyen una mayor resistencia y dureza del gel, una formación más rápida del gel, una mayor superficie específica, una menor firmeza de la cuajada, una distribución de tamaños de los glóbulos de grasa más pequeños y uniformes, y una mayor capacidad de retención de agua.
Las mejoras de la homogeneidad inducidas por los ultrasonidos y la distribución más uniforme de los glóbulos de grasa de la leche mejoran aún más la calidad del queso. Por ejemplo, los estudios sobre leche de cabra coagulada con quimosina mostraron que, tras 10 minutos de sonicación, el gel resultante presentaba una estructura de red más densa y entrecruzada. Esto dio lugar a una microestructura más homogénea, con numerosos poros significativamente más pequeños que los observados en la cuajada de leche sin sonicar.
Estas diferencias estructurales sugieren que la cuajada de leche de cabra tratada con ultrasonidos de potencia presenta una mayor firmeza, con valores de G’max (módulo de almacenamiento máximo) superiores a 100 Pa –valores incluso mayores que los publicados para la leche de vaca–. Se observó una mejora similar en la adhesividad (la resistencia de los enlaces internos de la muestra). En conjunto, estos resultados indican que los ultrasonidos de alta intensidad favorecen interacciones más fuertes entre los componentes de la leche, mejorando así sus propiedades de coagulación durante la producción de queso (cf. Carrillo-Lopez et al., 2021).

La sonicación también favorece la coagulación de la leche con cuajo. ¡Más información!

Efectos de los ultrasonidos sobre la producción de quesos

Los efectos de los ultrasonidos de alta intensidad sobre el procesamiento de productos lácteos y la fabricación de queso se han estudiado exhaustivamente.
Mayor rendimiento quesero: La sonicación de leche cruda fresca con el sonicador UP400S durante la producción de queso panela dio lugar a un mayor rendimiento quesero (%), a pesar del aumento del exudado. Los HIU favorecen los tonos amarillos y la coloración del queso a los 10 min. Sin embargo, no afectan a las coordenadas de color L*, a* ni C*. El pH aumentó de 6,6 a 6,74 tras 5 min de sonicación, pero disminuyó a los 10 min. (cf. Carrillo-Lopez et al., 2020)
Mejora de la textura del queso: En cuanto a los estudios realizados sobre el queso, Bermúdez-Aguirre y Barbosa-Cánovas señalaron que el queso fresco obtenido a partir de leche tratada mediante termosonicación (utilizando el equipo de Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min) era más blando y quebradizo que el queso elaborado con la leche de control (sin termosonicación). Estas características dieron lugar a un queso más fácil de desmenuzar, un atributo deseable en el queso fresco. Estos autores explicaron este comportamiento señalando que la microestructura del queso elaborado con leche termosonicada presentaba una estructura más homogénea que la del queso elaborado con leche sin sonicar. Además, observaron que la termosonicación mejoraba la homogeneización de las proteínas y la grasa y aumentaba la retención de moléculas de agua en la matriz. Por tanto, puede suponerse que los HIU favorecen interacciones fuertes entre los componentes de la leche, mejorando sus propiedades de coagulación.

Influencia de los ultrasonidos sobre los productos lácteos: viscosidad y reología, homogeneidad y actividad microbiana

Los productos lácteos se elaboran a partir de leche de origen animal, como la de vaca, oveja, cabra, búfala, yegua o camella. Tras el ordeño, la leche puede transformarse en diversos productos, como leche homogeneizada y desnatada, yogur, nata, mantequilla, queso, suero lácteo, caseína o leche en polvo. La leche de vaca es la materia prima más importante de la industria láctea, con una producción mundial de 542.069.000 toneladas/año.[Gerosa et al. 2012]
El suero lácteo (suero de la leche) es un subproducto de la producción de queso o caseína. Está compuesto principalmente por globinstagers α-lactoalbúmina (~65%), β-lactoglobulina (~25%), así como por pequeñas cantidades de albúmina sérica (~8%) e inmunoglobulinas. Las proteínas del suero son proteínas globulares que pueden extraerse del suero lácteo.
La leche en polvo se produce mediante secadores por atomización que secan y vaporizan la leche para obtener leche en polvo pura y seca. Debido al consumo energético extremadamente elevado de los secadores por atomización, una alta concentración de sólidos en el líquido es importante para optimizar la eficiencia del proceso.

«Se sonicaron muestras de leche desnatada fresca, caseína micelar reconstituida y caseína en polvo a 20 kHz para investigar el efecto de la sonicación. En la leche desnatada fresca, el tamaño medio de los glóbulos de grasa restantes se redujo aproximadamente 10 nm tras 60 min de sonicación; sin embargo, se determinó que el tamaño de las micelas de caseína permanecía inalterado. Durante los primeros minutos de sonicación también se produjo un pequeño aumento de las proteínas solubles del suero y una disminución correspondiente de la viscosidad, lo que podría atribuirse a la disgregación de los agregados de caseína y proteínas del suero. No se detectaron cambios medibles en el contenido de caseína libre en las muestras de leche desnatada ultracentrifugada sonicadas durante un máximo de 60 min. La sonicación provocó una pequeña disminución temporal del pH; sin embargo, no se observó ningún cambio medible en la concentración de calcio soluble. Por tanto, las micelas de caseína de la leche desnatada fresca permanecieron estables durante la exposición a la sonicación. Se obtuvieron resultados similares con la caseína micelar reconstituida, mientras que se observaron mayores cambios de viscosidad al aumentar el contenido de proteínas del suero. La aplicación controlada de ultrasonidos puede utilizarse eficazmente para revertir la agregación de proteínas inducida por el procesamiento sin afectar al estado nativo de las micelas de caseína.» [Chandrapala et al. 2012]

Efectos de los ultrasonidos de alta intensidad sobre los nutrientes de la leche y la estabilidad microbiana

Razavi y Kenari (2020) investigaron la influencia de los ultrasonidos de alta intensidad combinados con un tratamiento térmico suave para inactivar los microorganismos y las enzimas que provocan el deterioro de los alimentos y comprometen su seguridad. El objetivo de su estudio era evaluar el efecto del procesamiento por ultrasonidos como alternativa al tratamiento térmico a alta temperatura sobre el recuento microbiano, la oxidación lipídica como parámetro de calidad y las vitaminas como características nutricionales de la leche. Los resultados mostraron que los ultrasonidos pudieron reducir la carga microbiana de la leche y provocaron menos cambios en las vitaminas que el tratamiento térmico convencional. En este sentido, la sonicación mediante una sonda ultrasónica resultó superior y alcanzó su máxima eficacia con una intensidad del 75%. Se recomienda el uso de ultrasonidos mediante sonda a 55 °C y una intensidad del 75% durante 10 minutos como proceso no destructivo para la pasteurización de la leche.

Homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para la producción de queso

Hielscher Ultrasonics cuenta con una amplia experiencia en la aplicación de ultrasonidos de potencia en la industria alimentaria y de bebidas, así como en muchos otros sectores industriales. Nuestros procesadores ultrasónicos están equipados con sonotrodos y celdas de flujo (las partes en contacto con el líquido) fáciles de limpiar (limpieza in situ CIP / esterilización in situ SIP). Los procesadores ultrasónicos industriales de Hielscher Ultrasonics pueden proporcionar amplitudes muy elevadas. Pueden funcionar fácilmente de forma continua con amplitudes de hasta 200 µm en régimen 24/7. Las amplitudes elevadas son importantes para inactivar los microorganismos más resistentes (p. ej., las bacterias grampositivas). Para amplitudes aún mayores, se dispone de sonotrodos ultrasónicos personalizados. Todos los sonotrodos y reactores ultrasónicos de celda de flujo pueden funcionar a temperaturas y presiones elevadas, lo que permite una termomanosonicación fiable y una pasteurización muy eficaz.
La tecnología de vanguardia, el alto rendimiento y el software avanzado convierten a los equipos de Hielscher Ultrasonics en herramientas de trabajo fiables para su línea de pasteurización de alimentos. Gracias al reducido espacio que ocupan y a sus versátiles opciones de instalación, los sonicadores Hielscher pueden integrarse fácilmente en líneas de producción existentes o incorporarse a ellas mediante adaptación.
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La siguiente tabla ofrece una orientación sobre la capacidad aproximada de procesamiento de nuestros sonicadores: